Фильтр

(51) Н 7/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кии а а 125,в 3.8- цпсжащии линию р нижнихык импульсов,дно иг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. ТЬуввепв 1 С. апс 1 ЧегЬР 181 га Мцбг 1 Ггеццепсу Кесе 1 чевепдегв. - "ЕЮесггхсай Сопппцпхоп", чой. 54, 1979,9 4, р.319 й 1 я. 1.2. ТгчЫв Л.Р, Мегерой Еогпа 1 ргосевв 1 пе. Уд 1 Ь Сгапвйегсоп соеййхсепгв дерепйепг опоп Г 1 пппд. - ВГесггоп 1 с. Вега.чо 1. 16, 1980, У 21, р. 796-791. 3 (прототип),(54)(57) 1. ФИЛЬТР, содерзадержки, инвертор, фильтчастот, генератор тактов выход которого подключен к входу бло- ка управления, первый выход которого соединен с тактовым входом линии задержки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьппения точности фильтрации, введены два коммутатора, интегратор и стробирующий блок, при этом первый коммутатор, первый информационный вход которого является входом фильтра, линия задержки, инвертор, второй коммутатор, интегратор, стробирующий блок и фильтр нижних частот соединены последовательно, при этом выход линии задержки подключен к вторым информационным входам первого и второго коммутаторов, второй выход блока управления - к управляющим входам первого коммутатора, интегратора и стробирующего бло" ка, а третий выход - к управляющему входу второго коммутатора.140229 25 2. Фильтр по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления содержит реверсивный счетчик, постоянное запоминающее устройство, счет", чик адреса, дешифратор нуля и дешифратор числа весовых коэффициентов, причем вычитающий вход реверсивного счетчика является входом блока управления, выход реверсивного счетчика подключен к входу дешифратора нуля, выход которого является первым выходом блока управления и подключен к управляющему входу реверсивного счетчика и к счетному входу счетчиИзобретение относится к технике ббработки сигналов и может быть использовано в устройствах обнаружения сигналов на фоне помех в качестве как оптимальных фильтров сложных 5 сигналов, так и Фильтров нижних и верхних частот высокого порядка, режекторных, полосовых и гребенчатых фильтров с импульсной характеристикой конечной длины, 1 ОИзвестен фильтр, содержащий линию задержки, отводы которой через соот;ветствующие перемножители подключены к входам сумматора 1 1 .Недостаток Фильтра заключается 15 в том, что количество отводов в линии задержки и количество перемножителей прямо пропорционально порядку фильтра и при построении фильтров сложных сигналов достигает десятков , 20 и сотен. Кроме того, быстродействие фильтра (полоса пропускания фильтра) всегда ограничено скоростью умножения на весовые коэффициенты.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фильтр, содержащий линию задержки, каждый отвод которой через электронный ключ и инвертор подключен к соответствующему входу сумматора, выход ЗО которого подключен к входу Фильтра нижних частот, а также генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом блока управления, соответствующие выходы которого подключены к тактовому входу линии зака адреса, выход которого подключенк адресным входам постоянного запоминающего устройства и к входу дешифратора числа весовых коэффициентов,выход которого является вторым вьпсодом блока управления и подключенк установочному входу счетчика адреса, первый выход постоянного запоминающего устройства подключенк входу предварительной установки,реверсивного счетчика, а второй выход постоянного запоминающего устройства является третьим выходом блокауправления. держки и к управляющим входам электронных ключей 21-Недостатками Фильтра являются необходимость выполнения линии задержки со многими отводами, сложность фильтра, обусловленная наличием большого количества электронных ключей, низкая точность воспроизведения желаемой передаточной функции Фильтра, т,к. использование даже "идеального" фильтра нижних частот (т.е. с бесконечно крутым срезом амплитудно-частотной характеристики) в этом фильтре не обеспечивает точной интерполяции отклика фильтра.Цель изобретения - повышение точности фильтрации.Поставленная цель достигается тем, что в Фильтр, содержащий линию задержки, инвертор, фильтр нижних частот, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с тактовым входом линии задержки, введены два коммутатора, интегратор и стробирующий блок, при этом первый коммутатор, первый информационный вход которого является входом фильтра, линия задержки, инвертор, второй коммутатор, интегратор, стробирующий блок и фильтр нижних частот соединены последовательно, при .этом выход ливии задерж" ки подключен к вторым информационным входам первого и второго коммутаторов, второй выход блока управления -к управляющим входам первого коммутатора, интегратора и стробирующего блока, а третий выход, - к управляющему входу второго коммутатора.Блок управления содержит реверсивный счетчик, постоянное запоминающее устройство, счетчнк адреса, дешифратор нуля и дешифратор числа весовых коэффициентов, причем вычитаю- . щий вход реверсивного счетчика является входом блока управления, выход реверсивного счетчика подключен к входу дешифратора нуля, выход которого является первым выходом блока управления и подключен к управляющему входу реверсивного счетчика и к счетному входу счетчика адреса, выход которого подключен к адресным входам постоянного запоминающего устройства и к входу дешифратора числа весовых коэффициентов, выход которого является вторым выходом блока управления и подключен к установочному входу счетчика адреса, первый выход постоянного запоминающего устройства подключен к входу предварительной установки реверсивного счетчика, а второй выход постоянного запоминающего устройства является третьим выходом блока управления.На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема фильтра; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока управления.Фильтр содержит первый коммутатор 1,.линию 2 задержки, инвестор 3, второй коммутатор 4, интегратор 5, стробирующий блок 6, фильтр 7 нижних частот (ФНЧ), генератор 8 тактовых импульсов (ГТИ), блок 9 управления,Блок 9 управления содержит реверсивный счетчик 10, дешифратор 11 ну.ля, счетчик 12 адреса, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 13 и дешифратор 14 числа весовых коэффициентов.Фильтр работает следующим образом. вые коэффициенты, заложенные в мгновенный период тактовых импульсов,перебираются с,первогопо Н-й за период дискретизации Т ; Число отсчетов сигнала, содержащихся в линии 2задержки, равно числу отсчетов Нвесовых коэффициентов фильтра, заложенных в мгновенный период тактовыхимпульсов линии 2 задержки. Так какмгновенный период Г, тактовых им пульсов изменяется в соответствииформулой (1), то различно и время,в течение которого каждый отсчет.игнала действует с выхода линии 2 Сигнал, подлежащий фильтрации, поступает. на первый информационный вход первого коммутатора 1. В моменты Т , 2 Т , ЗТ и т.д. первый комб Офмутатор 1 на время, равное одному периоду следования импульсов ГТИ 8, соединяет вход фильтра с входом линии 2 задержки, тем самым осуществляется дискретизация входного сигнала с периодом Т и запись отсчета 40229 4сигнала в линию 2 задержки. Периодцискретизации Т должен выбиратьсяв соответствии с теоремой отсчетовВ,А.Котельникова, т.е.1 й,Ргде 1 2 - коэффициент дискретизации;4Р - наивысшая частота в спект. -ре обрабатываемого сигнала,После записи отсчета в линию 2 1 О;задержки первый коммутатор 1 соединяет вход линии 2 задержки с ее выходом. В качестве линии 2 задержки может использоваться либо дискретноаналоговая линия задержки на основе 15 приборов с зарядовой связью, либоцифровая линия задержки, включающаяпоследовательно соединенные аналого:цифровой преобразователь, совокупность цифровых регистров сдвига би О нарных кодов и цифро-аналоговый преобразователь (матрица КК). Подобные линии задержки позволяют легкоменять скорость сдвига информациив них путем изменения периода тактовых импульсовМгновенный период тактовых импульсов ; на первом выходеблока 9 управления прямо пропорционален модулю отсчетов желаемых весовых;где д, - отсчеты желаемой импульсной135характеристики фильтра;И=1 Ре - число отсчетов желаемой хаАрактеристики фильтра;Т - длительность желаемой импульсной характеристики 40 фильтра. Ц При этом Е Ф.:7 т,е. все весо 1 в 1 ф+1Бц;п(К;) = Функция знака задержки (через инвертор 3 и второй коммутатор 4) на вход интегратора 5,Так как временной интервал всегда величина положительная, то знак весового коэффициента фильтра вводится с помощью инвертора 3 и второго коммутатора 4, управляемого знаковым разрядом весового коэффициента, поступающим с третьего выхода блока 9 управления. Если очередной коэффициент положителен, то сигнал поступает с выхода линии 2 задержки на вход интегратора 5 без инверсии, в противном случае сигнал инвертируется инвертором 3. Интегратор 5 производит интегрирование поступающей Сигнал Я (кТ ) на выходе интеЬЫХ Ьгратора 5 определяется интегрированием выражения (2) в пределах О -)Т,-Тр с,вьх( 51= ;5 Р(й11Ьт,ессй,уу-,- (3)1О8-" Х 5. С. з 1 ь ( , ) так как тес(- - -)дй= со11 одставляя в Формулу (3) значениеиз выражения (1), получимрйЬЫхК5=С 5(4)13где С - константа. на его вход импульсной последовательности в течение каждого цикла циркуляции содержимого линии 2 задержки,т,е. во временном интервале к)ТО,кТО). Сигнал 8 (1) на входе интегратора 5 представляет собой сумму прямоугольных импульсов, амплитуда которых равна отсчетам входного сигнала Б;, временное положение центра импульса - й., длительность определяется мгновенным периодом Т. тактовых импульсов линии 2 задержки, а знак - произведением знаков отсчета сигнала и весоВого коэффициента- центр 1-го прямоугольного имэпульса; прямоугольный импульс; Выражение (4) показывает, чтовыкодной сигнал Я ы ЬТ ) интегратора 5 в момент конца интервала (кТ )с точностью до постоянного множителя 35совпадает с суммой произведений отсчетов сигнала на весовые коэффициенты Фильтра.Стробирующий блок 6 осуществляет 40 передачу выходного сигнала интегратора 5 в моменты времени кТО навход ФНЧ 7, который восстанавливаетнепрерывную форму отклика всегоФильтра.45 Блок 9 управления работает следующим образом.В момент времени С=О счетчик 12адреса установлен в ноль по установочному входу К, Нулевое состояние 5 О всех триггеров счетчика 12 адресапередается через его вь 1 ходную шинуна адресные входы ПЗУ 13, на выходекоторого появляется бинарный кодпервого весового коэффициента, запи с анного по нулевому адресу, Этот кодпоступает на вход предварительнойустановки реверсивного счетчика 110который в это время производит вычи1140таниеимпульсов ГТИ 8 из первоначального числа, записанного в реверсивном счетчике 10. Когда в реверсивномсчетчике 10 сформируются нули вовсех разрядах, дешифратор 11 нуляформирует импульс, который разрешает перезапись кода весового коэффициента из ПЗУ 13 в реверсивный счетчик 10 и одновременно увеличиваетсостояние счетчика 12 адреса на еди Оницу, при этом изменяется адресПЗУ 13, которое удерживает на своемвыходе второй весовой коэффициент,выбранный уже по первому адресу.В это же время реверсивный счетчик 10 1производит вычитание импульсов ГТИ 8из числа занесенного в реверсивныйсчетчик, 10 из ПЗУ 13 в первом такте.При достижении нуля в реверсивномсчетчике 10 процесс повторяется до 20тех пор, пока в счетчике 12 адресане сформируется число, равное числу Б весовых коэффициентов, фильтра.В этом случае дешифратор 14 числа весовых коэффициентов Формирует импульс, который подается на второйвыход и в то же время устанавливаетсчетчик 12 адреса в нулевое состояние. Далее описанный процесс периоди-чески повторяется с периодом ТРеверсивный счетчик 10 выполняетроль преобразователя бинарного (прямого) кода весовых коэффициентов,, хранящихся в ПЗУ 13, во временнойинтервал Ф; тактовых импульсов,поступающих через первый выход блока 9 управления на тактовый входлинии 2 задержки. Знак весового коэффициента поступает непосредственноиз ПЗУ 13 через третий выход блока 9управления на управляющийвход второго коммутатора 4. Весовые коэффициенты фильтра представлены в ПЗУ 13в виде квантовых на 2 уровней чи 0(модуля) чисел, хранящихся в ПЗУ 13.Мгновенный период Т. тактовых1импульсов на первом выходе блока 9управления рассчитывается по формуле (1). Если принять максимальноезначение весовых коэффициентов8; =1, а минимальноея .=О,тогда период следования генераторатактовых импульсов 8 определяется.по формулеивмх о (5)етний. КАнализ формулы (5) показывает,что она может быть упрощена, еслижелаемая импульсная характеристикафильтра представляет собой гармонический сигнал с монотонной амплитудной и фазовой модуляцией. Примеромявляется импульсная характеристикаоптимального (согласованного) фильтра для импульсного сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) игауссовой огибающей. В этих случаяхвеличина,Мгде коэффициентйс не зависит от закона фазовой модуляции, а определяется лишь закономамплитудной модуляции импульснойхарактеристики 8(С).Таким образом, предлагаемый фильтрточно реализует алгоритм линейнойфильтрации, и для него передаточнаяфункция является дискретным преобразованием фурье последовательностивесовых коэффициентов 8;=д(Т )йН(ю=.Е еют.е. имеет передаточную характерис тику, точно соответствующую заданнымвесовым коэффициентам.1140229 Составитель Т.АфанасьеваРедактор Л.Веселовская ТехредС.Йовжий Корректор О.Бил аэ 271/4 3035,Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,Тираж 872 ИИПИ Государственного комит по делам иэобретений и Москва, Ж, Раушская н